适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置论文和设计-王昌庆

全文摘要

本实用新型提供一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置。测试装置包括油箱、液体加压装置、蓄压器、开关阀、定容弹、机械喷油器、气瓶、高速摄像机与控制器；液体加压装置的加压入口和油箱的内部空间连通；蓄压器的蓄压器入口和液体加压装置的加压出口连通；开关阀的开关阀入口和蓄压器的蓄压器出口连通；机械喷油器的喷油入口和开关阀的开关阀出口连通，气瓶的气瓶出口和定容弹的内部空间连通；控制器分别电连接开关阀和高速摄像机，控制器控制开关阀的开启或关闭，控制器控制高速摄像机摄制定容弹内的影像。由此，机械喷油器可完成单次喷射，方便高速摄影机摄制影像；测试装置的油箱、液体加压装置与蓄压器的结构小，结构简单。

主设计要求

1.一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：油箱；液体加压装置，所述液体加压装置的加压入口和所述油箱的内部空间连通；蓄压器，所述蓄压器的蓄压器入口和所述液体加压装置的加压出口连通；开关阀，所述开关阀的开关阀入口和所述蓄压器的蓄压器出口连通；定容弹；机械喷油器，所述机械喷油器的喷油入口和所述开关阀的开关阀出口连通，所述机械喷油器和所述定容弹连接，所述机械喷油器的喷油出口设置在所述定容弹的内部空间；气瓶，所述气瓶的气瓶出口和所述定容弹的所述内部空间连通；高速摄像机与控制器，所述控制器分别电连接所述开关阀和所述高速摄像机，所述控制器控制所述开关阀的开启或关闭，所述控制器控制所述高速摄像机摄制所述定容弹内的影像。

设计方案

1.一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：

油箱；

液体加压装置，所述液体加压装置的加压入口和所述油箱的内部空间连通；

蓄压器，所述蓄压器的蓄压器入口和所述液体加压装置的加压出口连通；

开关阀，所述开关阀的开关阀入口和所述蓄压器的蓄压器出口连通；

定容弹；

机械喷油器，所述机械喷油器的喷油入口和所述开关阀的开关阀出口连通，所述机械喷油器和所述定容弹连接，所述机械喷油器的喷油出口设置在所述定容弹的内部空间；

气瓶，所述气瓶的气瓶出口和所述定容弹的所述内部空间连通；

高速摄像机与控制器，所述控制器分别电连接所述开关阀和所述高速摄像机，所述控制器控制所述开关阀的开启或关闭，所述控制器控制所述高速摄像机摄制所述定容弹内的影像。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括过滤器，所述过滤器设置在所述油箱和所述加压入口之间的管路上。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括压力测试装置，所述压力测试装置和所述蓄压器连接，以测量所述蓄压器内的液体压力。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括压力传感器、位移传感器与示波器，所述压力传感器设置在所述机械喷油器的所述喷油入口，所述位移传感器设置在所述机械喷油器的针阀上，所述示波器分别电连接所述压力传感器、所述位移传感器与所述控制器，所述控制器控制所述示波器记录所述压力传感器和所述位移传感器的测量信号。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括光学系统，所述光学系统用于在所述定容弹的内部空间形成预设的光学环境。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述开关阀包括：

阀体，所述阀体包括腔体、与所述开关阀入口连通的进入通道和与所述开关阀出口连通的排出通道，所述腔体包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体通过第一腔体入口连通所述进入通道并且具有第一腔体出口，所述第二腔体通过第二腔体入口连通所述进入通道；

阀芯，所述阀芯设置在所述腔体内，所述第一腔体和所述第二腔体分别位于所述阀芯的两端，所述阀芯在所述腔体内在第一位置与第二位置之间可移动，其中在所述第一位置中，所述排出通道通过第二腔体出口连通所述第二腔体，在所述第二位置中，所述阀芯堵塞所述第二腔体出口，以关闭所述排出通道；

第一弹性件，所述第一弹性件用于向所述阀芯施加使其从所述第一位置移动到所述第二位置的力；

开关结构，所述开关结构用于开启或关闭所述第一腔体出口。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述蓄压器存储燃油的压力为40至200MPa。

8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述控制器控制所述开关结构，以使所述开关阀的开启持续时间为2ms-6ms。

9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括进气加热装置，所述进气加热装置的进气入口和所述气瓶的所述气瓶出口连通，所述进气加热装置的进气出口和所述定容弹的所述内部空间连通。

10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括进气阀和排气阀，所述进气阀设置在所述气瓶出口和所述进气入口之间的通道上，所述排气阀通过排气通道和定容弹的内部空间连通。

设计说明书

技术领域

本实用新型总地涉及内燃机领域，且更具体地涉及一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置。

背景技术

柴油机的性能与气缸内的燃烧过程息息相关，气缸内的燃烧过程与混合气形成以及喷油器的喷雾过程相关。因此，研究柴油机喷油器的喷雾过程为研究柴油机的一个重要方面。

柴油机喷油器的喷雾过程的研究对象通常是电控柴油机高压共轨燃油喷射系统中的电控喷油器。因为电控喷油器能够方便实现单次喷射。对于机械喷油器，为了实现机械喷油器的单次喷射，一般采用以下的方案：

具体地，方案一如图1所示，测试装置包括供油系统和供气系统，光学及影像采集系统。供油系统包括用于存放燃油的油箱11、电动机18、飞轮12、凸轮14、用于连接凸轮14和飞轮12的凸轮轴13、用于提高燃油压力的机械单体泵15、两位三通电磁阀16、机械喷油器17、模拟柴油机的气缸内的燃烧环境的定容弹24、电子控制单元ECU(Electronic ControlUnit)29，以及通过ECU29和两位三通电磁阀16电连接的控制器20(计算机)。油箱11的存放燃油的空间和机械单体泵15的进油口连通。两位三通电磁阀16的进油口和机械单体泵15的出油口连通。两位三通电磁阀16的出油口分别连通机械喷油器17的喷油入口以及油箱11的存放燃油的空间。电动机18的电机轴和飞轮12连接。

供油系统工作时，电动机18以预设的转速驱动飞轮12转动，飞轮12通过凸轮轴13使凸轮14转动，转动的凸轮14驱动机械单体泵15工作，油箱11中的燃油从机械单体泵15的进油口进入机械单体泵15。机械单体泵15增加燃油的压力后，将压力增加的高压燃油从机械单体泵15的出油口流入两位三通电磁阀16的进油口。

当控制器20向ECU29发送控制信号时，ECU29向两位三通电磁阀16发送控制电流信号，以控制两位三通电磁阀16连通机械单体泵15的出油口和机械喷油器17的喷油入口。此时，机械单体泵15将高压燃油通过两位三通电磁阀16输送至机械喷油器17，机械喷油器17向定容弹24的内部空间喷洒雾状的燃油。

当控制器20不向ECU29发动控制信号时，ECU29不向两位三通电磁阀16发送控制电流信号，以控制两位三通电磁阀16连通机械单体泵15的出油口和油箱11的存放燃油的空间。这样高压燃油从机械单体泵15的出油口回到油箱11的存放燃油的空间。由此，根据控制器20发出的控制信号，实现机械式喷油器的单次喷雾。

供气系统包括用于加热气体的进气加热装置25，进气阀26、排气阀28与气瓶27。气瓶27连通进气加热装置25的进气入口。进气阀26设置在进气加热装置25和气瓶27之间的气体通道(管道的内部空间)上，以控制气瓶27和进气加热装置25之间的气体通道的通断。进气加热装置25的进气出口和定容弹24的内部空间连通。在喷雾过程中，气瓶27中的气体经过进气阀26进入进气加热装置25。气体的温度值在进气加热装置25内被调节至预设的温度值后流入定容弹24的内部空间，以在定容弹24的内部空间形成预设的气体压力，以及预设的气体温度。然后通过机械喷油器17在定容弹24的内部空间喷雾以模拟通过机械喷油器17在柴油机的气缸的内部空间喷雾的喷雾过程。

排气阀28通过排气通道和定容弹24的内部空间连通。这样，在测试装置模拟喷雾过程时，在通过高速摄影机19摄制机械喷油器17的喷雾过程完成后，定容弹24内的废气通过排气阀28被排出定容弹24的内部空间。

测试装置还包括针阀升程传感器21、压力传感器22、高速摄影机19，以及光学系统23。高速摄影机19和光学系统23构成光学及影像采集系统。光学系统23在定容弹24的内部空间形成适合于高速摄影机19摄影需要的光学环境。针阀升程传感器21可以是位移传感器，针阀升程传感器21设置在机械喷油器17的针阀上，以检测机械喷油器17的针阀的行程。压力传感器22设置在机械喷油器17的喷油入口处，以检测机械喷油器17的喷油入口处的燃油压力。针阀升程传感器21和压力传感器22均与控制器20电连接。控制器20电连接高速摄影机19。

在进行模拟喷雾过程中，控制器20向ECU发送控制信号，ECU向两位三通电磁阀16发送控制电流信号，以控制两位三通电磁阀16连通机械单体泵15的出油口和机械喷油器17的喷油入口。这样，通过机械喷油器17向定容弹24的内部空间喷射燃油。同时，控制器通过针阀升程传感器21和压力传感器22接受并显示检测结果信号。检测结果信号为针阀升程传感器21的测量信号和压力传感器22的测量信号。在控制器20向ECU发送控制信号的同时，控制器20控制高速摄影机19拍摄定容弹24的内部空间内的影像，并且控制器20接受并记录高速摄影机19的影像信号。

在进行模拟喷雾过程结束后，控制器20不向ECU发送控制信号，ECU不向两位三通电磁阀16发送控制电流信号，以控制两位三通电磁阀16连通机械单体泵15的出油口和油箱11的存放燃油的空间。同时，控制器20控制高速摄影机19在预设时长后停止工作。

方案一中，供油系统的机械单体泵15由电动机18，飞轮12与凸轮14驱动。电动机18、飞轮12与凸轮14的体积大，供油系统的结构复杂。

方案二，方案二采用柱塞泵，使柱塞泵的出油口直接和机械式喷油器的喷油入口连通。由人工提供动力驱动柱塞泵工作，以为机械喷油器提供压力燃油，进而实现单次喷雾。此方案二中，机械式喷油器进油压力较低，且喷油量较小，喷雾不完全，这样高速摄影机19摄制的影像信号不能准确反映当前机械式喷油器在内燃机的气缸内的喷雾过程。

因此，需要提供一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置，以至少部分地解决上面提到的问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置，测试装置包括：油箱；液体加压装置，液体加压装置的加压入口和油箱的内部空间连通；蓄压器，蓄压器的蓄压器入口和液体加压装置的加压出口连通；开关阀，开关阀的开关阀入口和蓄压器的蓄压器出口连通；定容弹；机械喷油器，机械喷油器的喷油入口和开关阀的开关阀出口连通，机械喷油器和定容弹连接，机械喷油器的喷油出口设置在定容弹的内部空间；气瓶，气瓶的气瓶出口和定容弹的内部空间连通；高速摄像机与控制器，控制器分别电连接开关阀和高速摄像机，控制器控制开关阀的开启或关闭，控制器控制高速摄像机摄制定容弹内的影像。

根据本实施方式的测试装置，控制器控制开关阀的开启或关闭，既可使机械喷油器完成单次喷射，方便高速摄影机摄制机械喷油器向定容弹的内部空间喷雾的影像。同时测试装置的油箱、液体加压装置与蓄压器的结构小，测试装置的结构简单。

可选地，测试装置还包括过滤器，过滤器设置在油箱和加压入口之间的管路上。

可选地，测试装置还包括压力测试装置，压力测试装置和蓄压器连接，以测量蓄压器内的液体压力。

可选地，测试装置还包括压力传感器、位移传感器与示波器，压力传感器设置在机械喷油器的喷油入口，位移传感器设置在机械喷油器的针阀上，示波器分别电连接压力传感器、位移传感器与控制器，控制器示波器记录压力传感器和位移传感器的测量信号。

可选地，测试装置还包括光学系统，光学系统用于在定容弹的内部空间形成预设的光学环境。

可选地，开关阀包括：阀体，阀体包括腔体、与开关阀入口连通的进入通道和与开关阀出口连通的排出通道，腔体包括第一腔体和第二腔体，第一腔体通过第一腔体入口连通进入通道并且具有第一腔体出口，第二腔体通过第二腔体入口连通进入通道；阀芯，阀芯设置在腔体内，第一腔体和第二腔体分别位于阀芯的两端，阀芯在腔体内在第一位置与第二位置之间可移动，其中在第一位置中，排出通道通过第二腔体出口连通第二腔体，在第二位置中，阀芯堵塞第二腔体出口，以关闭排出通道；第一弹性件，第一弹性件用于向阀芯施加使其从第一位置移动到第二位置的力；开关结构，开关结构用于开启或关闭第一腔体出口。

可选地，蓄压器存储燃油的压力为40至200MPa。

可选地，控制器控制开关结构，以使开关阀的开启持续时间为2ms-6ms。

可选地，测试装置还包括进气加热装置，进气加热装置的进气入口和气瓶的气瓶出口连通，进气加热装置的进气出口和定容弹的内部空间连通。

可选地，测试装置还包括进气阀和排气阀，进气阀设置在气瓶出口和进气入口之间的通道上，排气阀通过排气通道和定容弹的内部空间连通。

附图说明

为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。

图1为现有技术的方案一的测试装置的示意图；

图2为根据本实用新型的一个优选实施方式的测试装置的示意图；

图3为图2的开关阀的剖视示意图(其中开关阀处于关闭状态)；

图4为图3的A处局部放大图；以及

图5为2的开关阀的剖视示意图(其中开关阀处于开启状态)。

附图标记说明：

11\/111：油箱 12：飞轮

13：凸轮轴 14：凸轮

15：机械单体泵 16：两位三通电磁阀

17\/117：机械喷油器 18：电动机

19\/119：高速摄影机 20\/120：控制器

21\/121：针阀升程传感器 22\/122：压力传感器

23\/123：光学系统 24\/124：定容弹

25\/125：进气加热装置 26\/126：进气阀

27\/127：气瓶 28\/128：排气阀

29\/116：ECU 112：过滤器

113：液体加压装置 114：蓄压器

115：压力测量装置 118：示波器

200：开关阀 210：阀体

211：腔体 212：进入通道

213：排出通道 214：第一腔体

215：第二腔体 216：低压排出口

217：电磁腔体 218：开关阀出口

219：开关阀入口 220：阀芯

230：第一弹性件 240：电磁球阀

241：钢球 242：衔铁

243：电磁线圈 244：第二弹性件

250：第三腔体 260：低压通道

270：第二腔体出口 280：第一腔体入口

290：第一腔体出口 300：温度传感器

310：第二腔体入口 320：第一进入通道

330：第二进入通道

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

本实用新型提供了一种适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置。机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置包括供油系统和供气系统。如图2所示，供油系统包括用于存放燃油的油箱111、用于过滤掉燃油内的杂质的过滤器112、用于增加燃油压力的液体加压装置113、用于存放高压燃油的蓄压器114、开关阀200、机械喷油器117、模拟柴油机的气缸内的燃烧环境的定容弹124、控制器120与高速摄影机119。

油箱111的内部空间和过滤器112的过滤器入口通过管道连通，油箱111中的燃油经过管道进入过滤器112，燃油经过过滤器112过滤，去除燃油中的杂质。

液体加压装置113为气动液体增压机或者电动液体增压机。过滤器112的过滤器出口和液体加压装置113的加压入口通过管道连通，这样经过过滤器112过滤的燃油进入液体加压装置113，液体加压装置113将燃油的压力增加值预设的压力。

液体加压装置113的加压出口和蓄压器114蓄压器入口通过管道连通，压力增加的燃油进入并存储在蓄压器114中。这样蓄压器114中存储有压力值为预设压力的燃油。优选地，蓄压器114存储燃油的压力值为40至200MPa。

本实施方式中，测试装置还包括压力测量装置115。压力测量装置115可以是压力表。压力测量装置115用于测量蓄压器114内的燃油的压力。由此，能够方便获取蓄压器114内的燃油的压力值。

本实施方式中，开关阀200为电磁阀。测试装置还包括ECU116。控制器120和ECU116电连接，ECU116和开关阀200电连接。控制器120向ECU116发送控制信号，ECU116向开关阀200的电磁线圈243发送控制电流信号，进而控制开关阀200的开启或关闭。

具体地，如图3至图5所示，本实施方式的开关阀200包括阀体210。阀体210包括腔体211、进入通道212、和进入通道212连通的开关阀入口219、排出通道213与和排出通道213连通的开关阀出口218。进入通道212和排出通道213均连通腔体211。这样可以通过进入通道212向腔体211注入燃油。腔体211内的燃油可以通过排出通道213排出腔体211。

本实施方式中，腔体211包括第一腔体214和第二腔体215。如图3所示，腔体211沿上下方向延伸，第一腔体214和第二腔体215分别位于腔体211的两端。具体地，第一腔体214位于腔体211的上端，第二腔体215位于腔体211的下端。当然腔体211也可以沿左右方向或其它方向延伸，本领域技术人员能够根据需要进行设置。

本实施方式中，如图3至图5所示，第一腔体214设置有第一腔体入口280和第一腔体出口290。第一腔体入口280和第一腔体出口290均为圆口。第一腔体入口280的直径小于第一腔体出口290的直径。第一腔体214通过第一腔体入口280连通进入通道212。第一腔体出口290通过电磁腔体217和低压排出口216连通低压环境(压力低于开关阀200所在的流路中的压力的环境)。这样，高压燃油可以从进入通道212进入第一腔体214。并且当电磁球阀240开启第一腔体出口290时，第一腔体出口290通过电磁腔体217和低压排出口216连通低压环境。这样，第一腔体214内的燃油从第一腔体出口290流出第一腔体214，从进入通道212经过第一腔体入口280流入第一腔体214的燃油的流量小于从第一腔体经过第一腔体出口290流入低压环境的燃油的流量。因此，在第一腔体214内无法形成高压环境。电磁球阀240、电磁腔体217与低压排出口216将在后文进行描述。

本实施方式中，如图4所示，第二腔体215具有第二腔体入口310和第二腔体出口270。第二腔体入口310和第二腔体出口270为圆口。第二腔体215通过第二腔体入口310和进入通道212连通。当阀芯220在第一位置时，第二腔体215通过第二腔体出口270和排出通道213连通。这样，燃油可以从进入通道212，经过第二进入通道330，进入第二腔体215，第二腔体215内的燃油可以通过排出通道排出阀体210。阀芯220、阀芯220的第一位置与第二进入通道330将在后文进行描述。

具体地，如图3所示，进入通道212包括第一进入通道320和第二进入通道330。其中的第一进入通道320通过第一腔体入口280和第一腔体214连通。第二进入通道330通过第二腔体入口310和第二腔体215连通。

本实施方式中，如图3所示，开关阀200还包括阀芯220，阀芯220为柱状结构。具体地，阀芯220为圆柱结构。阀芯220设置在腔体211内，并且阀芯220的高度方向和腔体211的延伸方向大致相同。在腔体211中，第一腔体214位于阀芯220的一端，第二腔体215位于阀芯220的另一端。具体地，第一腔体214位于阀芯220的上端，第二腔体215位于阀芯220的下端。这样，阀芯220将第一腔体214和第二腔体215隔离成两个相互不连通的腔体。阀芯220的一端和第一腔体214内的燃油接触，同时阀芯220的另一端和第二腔体215内的燃油接触。

本实施方式中，阀芯220在腔体211内在第一位置与第二位置之间可移动地设置。其中在第一位置中，排出通道213通过第二腔体出口270连通第二腔体215。在第二位置中，阀芯220堵塞第二腔体出口270，以关闭第二腔体出口270和排出通道213。具体地，阀芯220在腔体211的延伸方向可移动地设置，以在第一位置和第二位置之间切换。由此，当阀芯220移动至第一位置时，第二腔体215内的燃油经过第二腔体出口270，从排出通道213排出第二腔体215。当阀芯220移动至第二位置时，阀芯220堵塞第二腔体出口270，以关闭第二腔体出口270和排出通道213，第二腔体215内的燃油不能经过第二腔体出口270从排出通道213排出。

本实施方式中，如图3所示，当第一腔体出口290被电磁球阀240关闭，阀芯220处于第二位置时，第一腔体214内的燃油的压强和第二腔体215内的燃油的压强相同。这样第一腔体214内的燃油对阀芯220的作用力、第二腔体215内的燃油对阀芯220的作用力，以及第一弹性件230对阀芯220的作用力的合力的方向沿图3的上下方向向下，因此阀芯220位于第二位置，并且阀芯220压紧以关闭第二腔体出口270，即阀芯220堵塞第二腔体出口270，此时开关阀200处于关闭状态。

当开关阀200处于关闭状态时，使电磁球阀240开启第一腔体出口290的时候，第一腔体214内的燃油通过第一腔体出口290排至低压环境中，由于从第一进入通道320经过第一腔体入口280流入第一腔体214的燃油的流量小于从第一腔体214经过第一腔体出口290流入低压环境的燃油的流量。因此，第一腔体214内不能形成高压环境，第一腔体214内的燃油的压力小于第二腔体215内的燃油的压力。如此第一腔体214内的燃油对阀芯220的作用力小于第二腔体215内的燃油对阀芯220的作用力，并且第一腔体214内的燃油对阀芯220的作用力的方向和第二腔体215内的燃油对阀芯220的作用力的方向相反。这样，第一腔体214内的燃油和第二腔体215内的燃油在阀芯220的作用力的合力克服第一弹性件230的弹力，阀芯220由第二位置向第一位置移动，进而使排出通道213和第二腔体215连通，以使第二腔体215内的燃油从排出通道213排出第二腔体215。此时开关阀200处于开启状态。第一弹性件230将在后文进行描述。

优选地，阀芯220的下端面为第一锥面。由此，第一锥面和第二腔体出口270为线接触，能最大可能的堵塞第二腔体出口270。

优选地，阀芯220还包括第二锥面，沿腔体211的延伸方向，第二锥面和第二腔体入口310位于同一高度。这样，第二腔体215内的燃油对阀芯220施加方向向上的作用力在第二锥面上均匀分布。

本实施方式中，开关阀还包括用于向阀芯220施加能使阀芯220由第一位置移动至第二位置的力的第一弹性件230。具体地，阀体210的腔体211还包括第三腔体250。第三腔体250位于第一腔体214和第二腔体215之间。第一弹性件230设置在第三腔体250内，阀芯220穿设于第三腔体250。第一弹性件230的一端和第三腔体250的内壁面连接，第一弹性件230的另一端和阀芯220连接，以对阀芯220施加方向向下的力。优选地，第一弹性件230为圆柱弹簧。

优选地，阀体210的还包括低压通道260。第三腔体250通过低压通道260、电磁腔体217与低压排出口216连通。

本实施方式中，开关结构开启第一腔体出口290时，第一腔体214内的燃油依次经过第一腔体出口290和电磁腔体217，从低压排出口216流出电磁腔体217，此时，阀芯220从第二位置向第一位置移动。在阀芯220从第二位置向第一位置移动的过程中，阀芯220的移动会使第三腔体250的容积减小。此时由于低压通道260和电磁腔体217连通，因此，第三腔体250的燃油可以通过低压通道260流入电磁腔体217，进而从低压排出口216流出电磁腔体217。这样，能够避免第三腔体250内的燃油的压力增大，进而避免第三腔体250内的燃油抵抗阀芯220的移动。

本实施方式中，开关结构关闭第一腔体出口290时，阀芯220从第一位置向第二位置移动。在阀芯220从第一位置向第二位置移动的过程中，阀芯220的移动会使第三腔体250的容积增大。此时第三腔体250内的燃油的压力减小，电磁腔体217中的低压燃油通过低压通道260流入第三腔体250中。此时，第三腔体250内的燃油始终处于低压状态，因此第三腔体250内的燃油不抵抗阀芯220的移动。

本实施方式的开关阀200还包括用于开启或关闭第一腔体出口290的开关结构。ECU116和开关结构电连接。控制器120向ECU116发送控制信号，然后ECU116向开关结构发送控制电流信号，以控制开关结构开启或关闭第一腔体出口290。优选地，开关结构为电磁球阀240，即电磁球阀240可以通过ECU116和控制器120电连接，控制器120向ECU116发送控制信号，以使ECU116向电磁球阀240发送控制电流信号，以控制电磁球阀240开启或关闭第一腔体出口290。

根据本实施方式的开关阀200，当电磁球阀240关闭第一腔体出口290时，即可使开关阀200处于关闭状态；当电磁球阀240开启第一腔体出口290时，即可使开关阀200处于开启状态。而电磁球阀240的开启和关闭不受开关阀200内的燃油的压力影响，这样开启或关闭开关阀200的操作不受开关阀200内的燃油的压力影响，因而开关阀200能够使用于燃油压力较高的燃油系统。由于电磁球阀240的开启和关闭不受开关阀200内的燃油的压力影响，电磁球阀240能在较短的时间内完成开启或关闭第一腔体出口290的动作，即开关阀200能在较短的时间内完成开启或关闭。并且开关阀200在开启状态和关闭状态之间切换的间隔时间段(开启持续时间)较短。也就是说，本实施方式的开关阀的工作压力范围大(40至200MPa)，能够适用于燃油压力高(160MPa)的液压系统。并且在燃油压力高(160MPa)时，控制器120向ECU116发送控制信号，然后ECU116向开关阀200发送控制电流信号以控制开关阀200的开启或关闭的方式，可以将开关阀200的开启持续时间控制在2ms至6ms之间，即开关阀200的开启持续时间可根据控制器120的控制信号进行精确控制。同时，由于开关阀200能够适用于燃油压力高(160MPa)的液压系统，因而开关阀200的流量大，使用开关阀200的机械喷油器117的单次喷油量大。控制器120将在后文进行描述。

本实施方式中，阀体210还包括用于容纳电磁球阀240的电磁腔体217和低压排出口216。电磁腔体217通过第一腔体出口290和第一腔体214连通。低压排出口216连通电磁腔体217和低压环境。这样，当电磁球阀240开启第一腔体出口290后，第一腔体214通过第一腔体出口290、电磁腔体217与低压排出口216连通低压环境。本实施方式中，电磁球阀240包括堵塞件，衔铁242、电磁线圈243与第二弹性件244。

堵塞件用于开启或关闭第一腔体出口290。优选地，堵塞件为钢球241。本实施方式中，第一腔体出口290为圆口，当钢球241关闭第一腔体出口290时，钢球241压紧在第一腔体出口290上，此时钢球241和第一腔体出口290之间的接触为线接触。线接触能够使钢球241完全关闭第一腔体出口290，避免第一腔体214内的燃油从第一腔体出口290流入电磁腔体217。因此可以使第一腔体214内的燃油的压强和第二腔体215内的燃油的压强相同，此时由于第一弹性件230的对阀芯220的作用力，保证阀芯220处于第二位置，使开关阀200处于关闭状态。

衔铁242和钢球241连接，衔铁242可移动地设置以驱动钢球241开启或关闭第一腔体出口290。

本实施方式中，电磁线圈243用于产生磁场以驱动衔铁242移动。具体地，电磁线圈243通过电源线和ECU116电连接。控制器120向ECU116发送控制信号，然后ECU116向电磁线圈243发送控制电流信号，以控制通入电磁线圈243电流，即可控制电磁线圈243产生的磁场，进而控制衔铁242的移动。

第二弹性件244用于对衔铁242施加使钢球241能压紧第一腔体出口290的第二压紧力。具体地，第二弹性件244的一端和电磁腔体217的内壁连接，第二弹性件244的另一端和衔铁242连接，以对衔铁242施加使钢球241能够压紧第一腔体出口290的第二压紧力。优选地，第二弹性件244为圆柱弹簧。

本实施方式的开关阀200的工作过程为：

如图3所示开关阀的初始状态为关闭状态，控制器120不向ECU116发送控制信号，ECU116不向电磁线圈243发送控制电流信号，这样电磁线圈243中没有电流通过，钢球封闭第一腔体出口290，并且阀芯220处于第二位置，此时燃油被截止在腔体211内。

当开启开关阀200时，控制器120向ECU116发送控制信号，ECU116向电磁线圈243发送控制电流信号，以控制电流通过电磁线圈243，此时电磁线圈243产生磁场，磁场对衔铁242的作用力克服第二弹性件244对衔铁242的第二压紧力。这样衔铁242带动钢球241向上移动。如此钢球241开启第一腔体出口290。此时第一腔体214内的燃油通过第一腔体出口290流入电磁腔体217。这样第一腔体214内无法建立高压环境，第一腔体214内的燃油的压力小于第二腔体215内的燃油的压力。因此第一腔体214的燃油对阀芯220的作用力小于第二腔体215内的燃油对阀芯220的作用力以及第一弹性件230的弹力的合力。阀芯220受到方向向上的合力。这样阀芯220克服第一弹性件230的弹力而从第二位置向第一位置移动，进而使阀芯220开启第二腔体出口270。此时第二腔体215通过第二腔体出口270连通排出通道213，如图5所示，第二腔体215内的燃油通过第二腔体出口270经过排出通道213排出阀体。在此过程中，第一腔体214内的燃油通过第一腔体出口290，经过电磁腔体217后从低压排出口216排出阀体。

当需要关闭开关阀200时，控制器120不向ECU116发送控制信号，ECU116不向电磁线圈243发送控制电流信号，电磁线圈243中没有电流通过。此时衔铁242不受电磁线圈243的磁场力。由于衔铁242受第二弹性件244的弹力作用，衔铁242向下移动，衔铁242使钢球241封闭(阻塞)第一腔体出口290。燃油经过进入通道212和第一腔体入口280进入第一腔体214，以及燃油经过进入通道212和第二腔体入口310进入第二腔体215。这样第一腔体214内的燃油的压强和第二腔体215内的燃油的压强相等，第一腔体214内的燃油对阀芯220的作用力、第二腔体215内的燃油对阀芯220的作用力，以及第一弹性件230对阀芯220的作用力的合力的方向向下，因此阀芯220位于第二位置，并且阀芯220压紧以关闭第二腔体出口270，即阀芯220堵塞第二腔体出口270，此时开关阀200处于关闭状态。如图3所示，此时高压燃油被截止在第二腔体215内。

本实施方式中，开关阀200的工作压力高，因此，机械喷油器117的喷雾压力(机械喷油器117的喷油入口处的燃油压力值)可以控制在较大的压力范围内。并且，机械喷油器117在不同的喷雾压力下，由于有蓄压器114的作用，使机械喷油器117的喷雾压力稳定(机械喷油器117的喷油入口的压力稳定)，进而使机械喷油器117的单次喷射量大，以及使机械喷油器117的喷雾过程稳定。这样在机械喷油器117进行喷雾时，高速摄影机119可对喷雾过程进行高帧率图像的采集。并且由于开关阀200在工作压力较高时，能够快速开启或关闭，因此可以根据具体地需求，控制器120通过ECU116精确控制开关阀200的开启持续时间，进而控制机械喷油器117的喷油持续期(机械喷油器117单次喷雾的持续时长)时长；同时开关阀200的开启持续时间能够控制在较短的时间内，能够精确控制机械喷油器117的以及控制对应的机械喷油器117单次喷雾的喷油量。

本实施方式中，开关阀200的排出通道213和机械喷油器117的喷油入口通过管道连通。机械喷油器117穿设在定容弹124上，机械喷油器117和定容弹124密封连接，以避免定容弹124内的气体从机械喷油器117和定容弹124之间的间隙泄漏至外界。机械喷油器117的喷油出口位于定容弹124的内部空间内。这样使开关阀200处于开启状态，既可使蓄压器114内的高压燃油经过开关阀200进入机械喷油器117，然后机械喷油器117向定容弹124的燃烧空间喷洒雾状的燃油(喷雾)。使开关阀200处于关闭状态，即可避免蓄压器114内的高压燃油进入机械喷油器117。

本实施方式中，控制器120通过ECU116控制开关阀200的开启或关闭，可使机械喷油器117完成单次喷射。方便高速摄影机119摄制机械喷油器117向定容弹124的内部空间喷雾的影像(高速摄影机119对定容弹124的内部空间进行高帧率图像的采集)。同时测试装置的油箱111、液体加压装置113与蓄压器114的结构小，因此本实施方式的测试装置的整体结构和图1所示的现有技术的测试装置相比，本实施方式的测试装置的结构简单。

本实施方式中，如图2所示，供气系统包括用于加热气体的进气加热装置125，进气阀126、排气阀128与气瓶127。

气瓶127的气瓶出口通过进气阀126和进气加热装置125的进气入口连通，进气加热装置125通过管道和定容弹124的内部空间连通。这样，气瓶127中的气体经过进气阀126进入进气加热装置125。气体的温度值在进气加热装置125内被调节至预设的温度值后流入定容弹124的内部空间。这样可以使定容弹124的内部空间内的气体的压力为预设气体压力，以及使定容弹124的内部空间内的气体的温度为预设气体温度。然后通过机械喷油器117在定容弹124的内部空间喷雾以模拟通过机械喷油器117在柴油机的气缸的内部空间喷雾的喷雾过程，以及模拟机械喷油器117喷洒在柴油机的气缸的内部空间的雾状燃油的燃烧过程。

本实施方式中，排气阀128通过管道和定容弹124的内部空间连通。这样，在测试装置模拟喷雾过程时，在通过高速摄影机119摄制机械喷油器117的喷雾过程完成后，定容弹124内的废气通过排气阀128被排出定容弹124的内部空间。以及在测试装置模拟燃烧过程中，在通过高速摄影机119摄制雾状燃油在定容弹124内的燃烧过程完成后，定容弹124内的废气通过排气阀128被排出定容弹124的内部空间。

本实施方式的测试装置能够在定容弹124的内部空间模拟通过机械喷油器117在柴油机的气缸的内部空间喷雾的喷雾过程，以及模拟机械喷油器117喷洒在柴油机的气缸的内部空间的雾状燃油的燃烧过程。然后通过高速摄影机119对喷雾过程和燃烧过程进行高帧率图像的采集，进而能够对喷雾过程和燃烧过程进行观察。

本实施方式的测试装置在模拟喷雾过程时，在机械喷油器117向定容弹124内喷入燃油的过程中，需要在定容弹124内需要充入氮气，或者充入其他不助燃的气体。然后通过高速摄影机119对机械喷油器117的喷雾过程进行高帧率图像的采集。在高帧率图像的采集完成后，通过排气阀128将定容弹124的内部空间内的废气排出定容弹124的内部空间。

在模拟喷雾过程后，如果要模拟燃烧过程。则在模拟燃烧过程中，在机械喷油器117向定容弹124内喷入燃油的过程中，在定容弹124内需要充入氧气，或者含有氧化性质的混合气。然后通过高速摄影机119对雾状燃油在定容弹124内的燃烧过程进行高帧率图像的采集。在高帧率图像的采集完成后，通过排气阀128将定容弹124的内部空间内的燃烧后的废气排出定容弹124的内部空间。

本实施方式的测试装置可以根据具体情况，调整充气量(进入定容弹124的内部空间内的气体的体积)和充气温度，以使定容弹124的内部空间的温度值达到预设的温度值，以及使定容弹124的内部空间的压力值达到预设的压力值，这样可以通过测试装置模拟喷雾过程以及燃烧过程

本实施方式中，定容弹124的外形可以是正方形、球型与圆柱形，本领域技术人员可以根据需要进行配置。

本实施方式中，测试装置还包括针阀升程传感器121、压力传感器122、示波器118与光学系统123。光学系统123在定容弹124的燃烧空间形成适合于高速摄影机119摄影需要的光学环境。针阀升程传感器121可以是位移传感器，针阀升程传感器121设置在机械喷油器117的针阀上，以检测机械喷油器117的针阀的行程。压力传感器122设置在机械喷油器117的喷油入口处，以检测机械喷油器117的喷油入口处的燃油压力。针阀升程传感器121和压力传感器122均与示波器118电连接。控制器120分别电连接示波器118和高速摄影机119。示波器118接受并显示检测结果信号。检测结果信号为针阀升程传感器121的测量信号和压力传感器122的测量信号。并且示波器118将检测结果信号输送至控制器120，控制器120控制高速摄影机119摄制定容弹124的燃烧室内的影像。并且控制器120接受并记录高速摄影机119的影像信号。

本实施方式中，定容弹124的内部空间还设置有温度传感器300和压力传感器122。定容弹124的内的温度传感器300用于测量定容弹124内的气体的温度。定容弹124的内的压力传感器122用于测量定容弹124内的气体的压力。定容弹124的内的温度传感器300和压力传感器122均和控制器120电连接，以将定容弹124的内气体的温度和气体的压力输送至控制器120。

本实施方式中，示波器118包括电流钳。电流钳用于夹紧ECU116和开关阀200之间的导线。在通过测试装置模拟喷雾过程以及燃烧过程中，示波器118记录压力传感器122的测量信号和针阀升程传感器121的测量信号。具体地，控制器120向ECU116发送控制信号，ECU116向开关阀200发送控制电流信号以控制开关阀200开启进而使机械喷油器117向定容弹124的内部空间进行单次喷射。在ECU116向开关阀200发送的控制电流信号的同时，电流钳测量到ECU116的控制电流信号。电流钳根据控制电流信号向示波器118发送电压信号。电压信号触发示波器118工作以记录压力传感器122的测量信号和针阀升程传感器121的测量信号。示波器118将记录的测试信号传送至控制器120。在机械喷油器117喷雾的过程中，以及在雾状的燃油在定容弹124的内部空间燃烧的过程中，控制器120同步控制高速摄影机摄制定容弹124内的影像。

在其它实施方式中，光学系统123也可以通过纹影法、激光测试方法在定容弹124的内部空间内形成适合于高速摄影机119摄影需要的光学环境。

优选地，油箱111、过滤器112与液体加压装置113可以集成在一个燃油加压装置模块上，其中压力测量装置设置在液体加压装置113上。由此，使油箱111、过滤器112与液体加压装置113模块化，进一步简化测试装置的结构。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

设计图

适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置论文和设计

适用于机械式喷油器容弹喷雾测试的简化测试装置论文和设计-王昌庆

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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